A Geologia, os Geólogos e os seus métodos A Geologia é uma ciência que procura dar resposta a dois tipos de questões: por um lado, compreender a origem da Terra e a sua evolução ao longo do tempo e, por outro, conhecer a natureza dos materiais terrestres bem como os processos dinâmicos que ocorrem à superfície e em profundidade. Um sistema e, por consequência, um subsistema podem definir-se como um conjunto de elementos em interacção que formam um todo complexo. Relativamente a qualquer sistema pode considerar-se uma fronteira ou limite que separa o seu meio interno do universo exterior envolvente. Sempre que essa fronteira permite trocas de matéria e energia entre o universo envolvente e o interior do sistema, o mesmo diz-se aberto. Uma vez que o sistema Terra efectua basicamente trocas de energia com o meio exterior, não sendo significativas as trocas de matéria, considera-se a Terra como um sistema fechado. Para além desta característica, pode considerar-se a Terra como um sistema composto, uma vez que é o resultado da interacção de vários subsistemas abertos: a hidrosfera, a atmosfera, a biosfera e a geosfera. Interacção entre os diferentes subsistemas A hidrosfera integra toda a água existente à superfície terrestre, no estado sólido (criosfera), líquido e gasoso. Da totalidade da água existente, calcula-se que 97,2% preencha os oceanos na sua forma líquida, 2,2% esteja no estado sólido nos glaciares e calotes polares, enquanto 0,6% estará nas zonas continentais da superfície da geosfera. Note-se que apenas 0,02% da água líquida enche os lagos e os rios e apenas um milésimo por cento estará na atmosfera sob a forma de vapor ou nuvens. Do total de água, apenas 0,03% são movimentados cada ano, através de fenómenos de evaporação, fusão, transpiração, precipitação, infiltração e escorrência associados ao ciclo da
água. Esse movimento gerado através da energia solar que atinge a Terra é, em grande parte, responsável pela notável alteração da superfície da geosfera.
A atmosfera é um subsistema fluido, de natureza essencialmente gasosa, que envolve todo o globo terrestre. É constituída por uma mistura de gases que integra fundamentalmente azoto, oxigénio, dióxido de carbono e vapor de água. A sua primeira camada (troposfera) constitui um sistema complexo e dinâmico que mantém condições favoráveis à existência da vida na Terra. A camada seguinte, que se estende de 12 km até cerca de 48 km, designa-se por estratosfera e é caracterizada pela presença do ozono, um gás importante na filtração de parte da radiação ultravioleta da luz solar. Este subsistema estende-se até cerca de 500 km de altitude, com progressiva diminuição dos valores de pressão, temperatura e densidade. A geosfera geosfera,, composta essencialmente por oxigénio, ferro, sílica e magnésio, corresponde à parte superficial sólida da Terra bem como às várias camadas do seu interior que se diferenciam quer quimicamente, quer sob o ponto de vista físico. A geosfera constitui um sistema cujo dinamismo se manifesta de formas tão variadas como o movimento das placas tectónicas e os fenómenos vulcânicos e sísmicos. A biosfera corresponde ao subsistema que integra todos os seres vivos existentes na Terra, bem como toda a matéria orgânica que ainda não foi decomposta. Os seres vivos, tal como os conhecemos actualmente, são o resultado de um processo evolutivo que se terá iniciado há cerca de 3,8 mil milhões de anos.
água. Esse movimento gerado através da energia solar que atinge a Terra é, em grande parte, responsável pela notável alteração da superfície da geosfera.
A atmosfera é um subsistema fluido, de natureza essencialmente gasosa, que envolve todo o globo terrestre. É constituída por uma mistura de gases que integra fundamentalmente azoto, oxigénio, dióxido de carbono e vapor de água. A sua primeira camada (troposfera) constitui um sistema complexo e dinâmico que mantém condições favoráveis à existência da vida na Terra. A camada seguinte, que se estende de 12 km até cerca de 48 km, designa-se por estratosfera e é caracterizada pela presença do ozono, um gás importante na filtração de parte da radiação ultravioleta da luz solar. Este subsistema estende-se até cerca de 500 km de altitude, com progressiva diminuição dos valores de pressão, temperatura e densidade. A geosfera geosfera,, composta essencialmente por oxigénio, ferro, sílica e magnésio, corresponde à parte superficial sólida da Terra bem como às várias camadas do seu interior que se diferenciam quer quimicamente, quer sob o ponto de vista físico. A geosfera constitui um sistema cujo dinamismo se manifesta de formas tão variadas como o movimento das placas tectónicas e os fenómenos vulcânicos e sísmicos. A biosfera corresponde ao subsistema que integra todos os seres vivos existentes na Terra, bem como toda a matéria orgânica que ainda não foi decomposta. Os seres vivos, tal como os conhecemos actualmente, são o resultado de um processo evolutivo que se terá iniciado há cerca de 3,8 mil milhões de anos.
Rochas - arquivos que relatam a História da Terra Capítulo 2 - As Rochas - arquivos que relatam a história da Terra Através do estudo dos materiais rochosos é possível colher informações sobre o passado da Terra. De acordo com a sua origem, as rochas dividem-se em três grandes tipos. As rochas magmáticas ou ígneas são as que resultam da solidificação ou cristalização de material em fusão ou magma. Considerando a origem e as condições de arrefecimento, as rochas magmáticas podem classificar-se em intrusivas (ex.: granito) e extrusivas (ex.: basalto). As rochas sedimentares formam-se em condições de pressão e temperatura muito baixas, através de acções físicas e químicas exercidas pelo contacto com a atmosfera, a hidrosfera e a biosfera. O ciclo de transformações associado à formação das rochas sedimentares integra duas fases fundamentais: a sedimentogénese, que inclui a meteorização, o transporte e a deposição dos materiais, e a diagénese, durante a qual os sedimentos
formados na fase anterior são transformados em rochas sedimentares consolidadas As rochas metamórficas formam-se em profundidade e resultam da alteração estrutural e mineralógica de rochas preexistentes sem ocorrência de fusão. Essa alteração resulta da acção isolada ou conjugada dos factores de metamorfismo, como o calor, a pressão e os fluidos circulantes. Os três tipos de rochas referidos podem sofrer alterações que as transformam em materiais rochosos de natureza diferente. Ao conjunto de processos associados a essas transformações, que integra fenómenos contínuos de formação, destruição e reciclagem das rochas, dá-se o nome de ciclo das rochas.
Rochas Sedimentares O volume que as rochas sedimentares ocupam na constituição da crosta é de apenas 5%. No entanto, este tipo de rochas cobre uma extensa superfície, ocupando mais de 75% da área dos continentes. Além da utilização de materiais sedimentares para o fabrico de cimento, muitas outras rochas sedimentares são recursos importantes no fabrico dos mais diversos produtos, como, por exemplo, o vidro e as peças de olaria. O processo de formação das rochas sedimentares está intimamente ligado à origem, transporte e deposição dos materiais que as constituem. Estes materiais foram transportados pela água, pelo vento ou pelo gelo, sendo posteriormente depositados. Os ambientes onde pode ocorrer a formação de rochas sedimentares são os mais variados. Ambientes de Formação
As rochas sedimentares, como já sabes, são registos excepcionais das condições existentes no passado à superfície da Terra, no momento da sua formação. Usando as evidências fornecidas por estas rochas, os geólogos podem realizar "viagens" ao passado geológico da Terra. A história de uma rocha sedimentar começa com a formação dos materiais que a vão constituir. Muitas das rochas que se encontram expostas à superfície terrestre estão, frequentemente, em desequilíbrio com o meio, já que se formaram em condições muito diferentes daquelas a que presentemente estão sujeitas. Génese das Rochas Sedimentares Deste modo, agentes como a água, o vento e os seres vivos alteram ao longo do tempo as várias rochas que a eles estão expostas. Essas rochas ficam sujeitas a processos físicos e químicos que provocam a sua alteração, sendo este mecanismo denominado genericamente por meteorização. Após a meteorização ocorre a erosão, ou seja, dá-se a remoção, normalmente seguida de transporte das partículas resultantes da meteorização. Essa remoção e transporte é fundamentalmente feita através da água e do vento, e as partículas ou fragmentos são designados genericamente por detritos ou clastos. A duração do transporte depende do peso dos detritos e da velocidade do agente transportador. Durante este processo os materiais continuam a ser alterados e erodidos, tornando-se cada vez mais arredondados e pequenos, o que permite ao geólogo perceber a duração do transporte e a força do agente que o realizou.
Os detritos, quando a velocidade do agente transportador diminui, acabam por se depositar, devido ao seu próprio peso, constituindo sedimentos, sendo o processo denominado sedimentação. Originam-se assim camadas sucessivas e sobrepostas de materiais sedimentares, que, como já sabes, formam os estratos. A estratificação é a disposição em camadas, inicialmente paralelas e horizontais, dos materiais que constituem as rochas sedimentares. Após a deposição, os sedimentos experimentam um conjunto de fenómenos físicos e químicos que transformam os sedimentos soltos em rochas sedimentares coesas, sendo este mecanismo designado por diagénese. Se as condições de sedimentação se mantiverem, os sedimentos vão sendo cobertos por novos materiais que se depositam. Devido à compressão provocada pelo peso dos materiais que se encontram nas camadas superiores, os sedimentos tornam-se mais compactos e expulsam a água que contêm. A compactação acentua a estratificação e certos minerais tabulares podem começar a ficar alinhados devido à pressão que suportam. Os espaços vazios ainda existentes entre os sedimentos podem ser preenchidos por substâncias resultantes da precipitação de materiais dissolvidos na água de circulação. Essas substâncias constituem um cimento e vão ligar os sedimentos, formando-se uma rocha sedimentar coesa (agregada ou consolidada). De acordo com a natureza dos sedimentos, podem considerar-se três grupos de rochas sedimentares:
rochas sedimentares detríticas, rochas sedimentares quimiogénicas (de origem química) rochas sedimentares biogénicas (bioquímicas)
Rochas Metamórficas As rochas metamórficas resultam da transformação de rochas preexistentes, quando ocorre aumento da temperatura e/ou pressão. Contudo, todo este fenómeno ocorre no estado sólido, isto é, as rochas não chegam a fundir (caso fundissem originariam um magma que, por cristalização, formaria uma rocha ígnea), envolvendo modificações mineralógicas e texturais. Quanto maior a temperatura e a pressão, maior será a intensidade do metamorfismo, e consequentemente, maiores os reajustamentos que ocorrem nas rochas no estado sólido. O metamorfismo pode ser classificado como: Metamorfismo regional - ocorre normalmente ao longo das margens convergentes das placas litosféricas, associadas à formação das cadeias montanhosas e dobramentos das camadas de rochas, sob o efeito das elevadas temperaturas e principalmente da pressão. • Metamorfismo de contacto - quando se limita a pequenas áreas em redor de intrusões magmáticas , como consequência do aumento local de temperatura proveniente do calor do magma. •
Muitas das rochas afectadas por metamorfismo apresentam foliação genericamente designada por xistosidade. Esta origina-se quando a rocha é sujeita a uma deformação muito intensa que origina o alinhamento dos minerais, criando planos de fragilidade ao longo dos quais a rocha tende a fracturar. Este aspecto é comum nos xistos e ardósia, formados por metamorfismo regional.
Gnaisse Xisto O metamorfismo de contacto tende a originar rochas metamórfica com textura granular. O mármore é um exemplo de rocha formada no contacto de uma intrusão ígnea com estratos calcários. A textura granular também se encontra presente em rochas formadas em ambientes de metamorfismo regional. Informações sobre o passado da Terra
As rochas metamórficas podem indicar-nos episódios de colisão de placas tectónicas (metamorfismo regional) ou episódios magmáticos (metamorfismo de contacto). A sua análise permite determinar as rochas que lhes deram origem, reconstituindo os ambientes de formação e a História da Terra. No entanto, as altas temperaturas e pressões durante o metamorfismo podem provocar a destruição total ou parcial de fósseis.
Capítulo 3 - A medida do Tempo e a idade da Terra A descoberta da radioactividade e a interpretação dos seus resultados permitiu a utilização do de-caimento radioactivo dos elementos para a datação terrestre, surgindo, deste modo, a datação absoluta. Os fósseis de idade foram outro elemento utilizado para a datação da Terra - datação relativa. A datação absoluta e a datação relativa são dois processos de datação das rochas, permitindo-nos obter uma idade radiométrica ou absoluta e uma idade relativa, respectivamente. A datação relativa, como o nome indica, não permite obter uma idade absoluta, isto é, em valores numéricos, mas uma comparação de idades. Pelo contrário, a datação absoluta permite-nos obter um valor numérico para uma determinada idade. Por exemplo, se disseres que o José tem 18 anos e que o Pedro tem 16 anos, estás a efectuar uma datação absoluta, mas se disseres que o Pedro é mais novo do que o José, então efectuaste uma datação relativa. Idade relativa A idade relativa, obtida por um processo de datação relativa, não nos permite determinar um valor numérico para a idade da Terra nem dos seus materiais constituintes, permitindo-nos ape-nas estabelecer relações entre os seus diferentes constituintes.
A datação relativa apoia-se na posição relativa dos estratos (princípio da horizontalidade e princípio da sobreposição dos estratos) e na presença de fósseis de idade (princípio do sincronismo ou da identidade paleontológica) Princípio da horizontalidade Os estratos sedimentares formam-se horizontalmente, isto é, os sedimentos depositam-se horizontalmente à medida que vão chegando à bacia de sedimentação, por efeito gravítico.
Os sedimentos depositam-se na horizontal Princípio da sobreposição dos estratos Numa sequência estratigráfica não deformada, um estrato mais recente sobrepõe-se a um estrato mais antigo, o que significa que os estratos serão tanto mais antigos quanto mais profundos se encontrarem e tanto mais recentes quanto mais superiormente se encontrarem na sequência estratigráfica. Logicamente que os sedimentos, por efeito gravítico, se vão depositando horizontalmente à medida que vão chegando à bacia de sedimentação. Os primeiros sedimentos a depositarem-se serão os mais antigos, enquanto os últimos a depositarem serão os mais recentes, encontrando-se colocados na parte superior em relação a todos os outros. O princípio da sobreposição dos estra-tos afirma-nos precisamente isto.
Princípio do sincronismo ou da identidade paleontológica Dois estratos apresentam a mesma idade se apresentarem o mesmo fóssil de idade.
Um fóssil de idade corresponde ao fóssil de um ser vivo que viveu apenas durante um curto período de tempo, embora possa ter ocupado uma extensa área e zonas muito dispersas da Terra. É o caso das trilobites, que, tendo vivido apenas durante o Câmbrico, nos permitem datar como câmbrica qualquer formação rochosa em que sejam encontradas. A presença de um fóssil de idade em dois estratos diferentes, mesmo que se encontrem muito distanciados, permite-nos afirmar que os dois estratos possuem a mesma idade. Idade absoluta ou radiométrica A idade radiométrica permite-nos obter um valor numérico para a idade das rochas, determinado em milhões de anos (M.a.). A determinação da idade radiométrica, baseia-se na desintegração de isótopos radioactivos naturais, geralmente de potássio (K-40), rubídio (Rb-87), urânio (U-235 e U-238) e carbono (C-14). Este facto torna imediatamente limitativa a aplicação deste método de datação a todas as rochas, pois nem todas apresentam na sua constituição mineralógica elementos radioactivos ou, então, possuem-nos numa quantidade muito pequena, o que inviabiliza a sua utilização.
Os átomos iniciais de um isótopo radioactivo são (isótopo-pai) incorporados na estrutura dos minerais, aquando da génese desses minerais, logo, da rocha que os contém. Como estes elementos são instáveis, o núcleo dos seus átomos desintegra-se espontaneamente, libertando radioactividade, isto é, energia sob a forma de calor e radiações, originando um novo isótopo, o isótopo-filho. Este isótopo-filho é mais estável que o isótopo-pai, ocorrendo a desintegração sempre no sentido de obtenção de isótopos-filhos cada vez mais estáveis.
A semivida, meia--vida ou período de semitransformação corresponde ao tempo necessário para que ocorra a desintegração de metade do número inicial de isótopos-pais de uma amostra, originando isótopos-filhos estáveis. Os valores de semivida obtidos numa determinada rocha, até à actualidade, permitem-nos datar radiometricamente essa rocha.
Curva de decaímento do isótopo-pai em isótopo-filho As rochas magmáticas, ao contrário das rochas sedimentares e metamórficas, são rochas que podem ser sujeitas a este método de datação. As rochas metamórficas e as rochas sedimentares resultam da acumulação e da transformação (diagénese ou metamorfismo) de sedimentos com origens e idades diferentes, o que impede que seja determinada a idade absoluta da sua génese. O método de datação radiométrica é baseado no facto de os isótopos radioactivos se desintegrarem espontaneamente, a uma velocidade constante, ao longo do tempo para cada um dos diferentes elementos radioactivos. A velocidade de decaimento não é afectada pelas condições ambientais (temperatura, humidade, pressão), o que torna o seu valor específico do elemento e não das condições a que esse elemento está sujeito. Com os métodos de datação relativa,
datação absoluta e com base nos estudos petrográficos é possível desvendar os segredos da geologia de uma determinada região. Combinando a datação absoluta realizada em lavas (rochas magmáticas), com princípios de datação relativa foi possível estudar e posicionar os vestígios encontrados de homínideos em África. Estes métodos de dataçao são mais eficazes quando aplicados a rochas magmáticas. Um magma no momento em que inicia o processo de solidificação, seja em profundidade seja à superfície, incorpora uma certa quantidade de isótopos radioactivos, ao passo que a quantidade de atómosfilho, nesse momento, é nula. Na dataçao de rochas metamórficas e de rochas sedimentares, estes métodos apresentam algumas limitações. Se tivermos em conta que as rochas metamórficas resultam de modificações, devidas a pressão e tem-peratura, sofridas por outras rochas, o metamorfismo que as afectou não elimina os átomos-filho que elas possam conter nesse momento e, dessa forma, obtém-se uma idade superior à que deveria corresponder à última fase de metamorfismo. No caso das rochas sedimentares, um dos seus principais grupos (rochas detríticas) resulta de processos de meteorização de rochas pré-existentes, pelo que a sua dataçao radiométrica também apresenta evidentes limitações. Para contornar estas limitações, deve-se estudar com bastante pormenor as relações no terreno entre os diferentes grupos de rochas. Assim, em locais onde ocorram afloramentos com mais do que um tipo de rocha, podem-se datar as rochas magmáticas por dataçao absoluta e, em seguida, estabelecer uma equivalência com os restantes fenómenos geo-lógicos que se encontrem representados na área em estudo. Memória dos tempos As informações resultantes tanto de datações relativas como, mais tarde, de datações absolutas, permitiram aos geólogos a elaboração de escalas de tempo geológico. Estas representações esquemáticas da história da Terra,
que vão sofrendo alterações à medida que novas e pertinentes informações vão sendo recolhidas, representam sequências de divisões do tempo geológico, sendo as respectivas idades registadas em milhões de anos. Nestas escalas, as divisões mais alargadas de tempo designam-se por eons. Nesses grandes intervalos de tempo consideram-se divisões de duração inferior chamadas eras, cada uma das quais se subdivide em períodos que, por sua vez, se dividem ainda em épocas. As transições entre as diferentes divisões correspondem sobretudo a momentos de grandes extinções ocorridas no passado e testemunhadas pelo registo fóssil. Por exemplo, a fronteira temporal associada à transição entre o Período Cretácico, da Era Mesozóica, e o Terciário, já da Era Cenozóica, está colocada nos 66,4 milhões de anos, uma vez que os fósseis de muitos organismos, como os dinossauros e outros grupos animais e vegetais, aparecem pela última vez em estratos rochosos cuja datação absoluta revelou a idade de 66,4 milhões de anos, facto que permite considerar que essas espécies se extinguiram nessa altura
Terra - Um Planeta em Mudança Uniformitarismo
Os sedimentos mais antigos, silúricos, depositaram-se num fundo submarino com estratificação subhorizontal; isto é uma simples consequência da acção de gravidade no momento de deposição, como se pode
verificar experimentalmente ou através de observação da sedimentação actual. Em seguida as forças de origem interna comprimem a estratificação horizontal, que é dobrada e levantada, acima do nível do mar. Dá-se depois a erosão dos sedimentos, com formação de uma superfície de aplanação, sobre a qual se vêm depositar os grés continentais do devónico em estratos subhorizontais; como a erosão e a sedimentação são lentas é obrigatório que o tempo necessário à geração de discordância angular seja longo. Sabemos hoje que será de ordem dos 20 milhões de anos no caso de Siccar Point. Em Siccar Point, Hutton funda a geologia moderna. Porquê ele e neste local? Hutton era um observador fino; o interesse pela agricultura levou-o a tentar perceber a geração dos solos e d as rochas que os originaram. Mas “os olhos não podem ver o que a mente não antecipa”; a observação tem que ser enquadrada por conceitos. Hutton tinha a visão mental que lhe permitiu reconstruir o filme dos acontecimentos em Siccar Point. A Teoria do Uniformitarismo assenta em duas ideias-base: a) os acontecimentos geológicos do passado são o resultado das forças da natureza idênticas às que se observam hoje em dia; b) os acontecimentos geológicos são o resultado de lentos e graduais processos da Natureza; As duas ideias-base do Uniformitarismo mais não são do que o princípio do Actualismo Geológico e o princípio do Gradualismo (ou Gradualismo Uniformitarista)
Catastrofismo É uma corrente de pensamento segundo a qual as alterações que ocorrem na Terra são interpretadas como sendo a consequência de fenómenos súbitos causados por acontecimentos catastróficos. Os desastres naturais impressionam o Homem desde os tempos mais
primitivos, devido às mortes que provocam. Assim muitas narrativas religiosas sobre o mistério da génese referem cheias de grande amplitude, tal como, por exemplo, a Bíblia cita o Dilúvio. Pensa-se hoje que um desastre natural (cheia, sismo ou impacto de asteróide?), de grandes proporções, varreu a Mesopotâmia no quarto milénio antes de Cristo e está na origem da descrição do Dilúvio. A dimensão temporal nestas narrativas religiosas é geralmente curta; assim James Ussher em 1654 estima a data de criação do Universo em 4004 anos antes de Cristo. Esta cronologia rápida obriga a que a História da Terra decorra a um ritmo catastrófico.
No século XIX a controvérsia entre catastrofismo e uniformismo atinge um ponto alto. Cuvier (1769-1832) baseia o seu catastrofismo nas mudanças do registo fossilífero que indicam extinções curtas e violenta.
Gradualismo (Charles Lyell) O Gradualismo é uma corrente de pensamento segundo a qual as alterações que ocorrem na Terra são interpretadas como sendo o resultado de acontecimentos que se desenvolveram de forma tranquilia, lenta e gradual. A extinção das espécies corresponde ao desaparecimento de determinado grupo de organismos, ocorrendo, muitas vezes, de forma brusca e inesperada. O uniformismo (dos autores de lingua inglesa) ou actualismo defende que os processos que actuaram durante a história da Terra são os mesmos que os processos actuais. Na variante designada por uniformismo substantivo admite-se que a taxa de actividade dos processos possa ter variado no tempo, mas não a sua natureza. O principal defensor é Lyell nos “Princípios da Geologia” (1830).
Assim o passado é explicável pelo presente. A base do uniformismo resulta da aplicação ao passado da observação dos processos em acção; entre estes são os referentes à dinâmica externa os mais fáceis de observar e de quantificar.
Assim a observação de que os rios transportam carga sólida permite atribuir à erosão fluvial a geração dos vales; e a quantificação permite estimar a taxa de actuação destes processos. Assim enquanto Lyell estimava uma idade mínima para a Terra de 300 Milhões de anos, com base na velocidade da sedimentação e na espessura de sedimentos acumulados desde os tempos mais primitivos, Kelvin (1852), com base no cálculo do arrefecimento do Sol, defendia que o Sistema Solar não devia ter mais de 21 Milhões de anos. O uniformismo foi-se impondo ao longo dos séculos XIX e XX. Lyell teve mesmo uma influência decisiva na elaboração da teoria da evolução por Darwin.
Neocatastrofismo Corrente que aceita os princípios do Uniforitarismo, mas admite a existência da catástrofes, como importantes agentes modeladores da vida e da geodinâmica terrestre.
Mobilismo Geológico Desde o século XVII, quando as cartas de marear do Atlântico se mostraram mais precisas, muitos estudiosos, como Francis Bacon, repararam como a costa da América do Sul e da África pareciam o espelho uma da outra. Duas hipóteses foram então colocadas pelos cientistas da época para explicar este fenómeno. A primeira imaginava o oceano Atlântico coberto por um continente que se tinha afundado e afirmava que a correspondência entre as costas da África e da América não eram mais do que uma coincidência.
No princípio do século XIX, o explorador alemão Alexander van Humboldt apercebeu-se da espantosa semelhança entre as rochas do Brasil e as do Congo. Outros naturalistas, ao regressarem das suas viagens, relataram descobertas estranhas, como espécies idênticas de tartarugas, lagartos e cobras na América do Sul e em África. Para explicar estas coincidências, alguns naturalistas sugeriram a hipótese de que os continentes teriam estado outrora ligados por pontes de terra há muito afundadas no oceano. Só no ano de 1923 o meteorologista Alfred Wegener avançou a hipótese da mobilidade dos continentes.
A sociedade científica da época não aceitou a sua teoria, tendo saído ridicularizado e hostilizado da reunião onde a apresentou. O que irritou os restantes cientistas era a convicção de Wegener de que os continentes não estavam fixos e que tinham andado à deriva em volta da superfície da Terra, e que o continuavam a fazer. Esta ideia, que contrariava todas as teorias da época, continuou a ser ridicularizada até à trágica morte de Wegener, no Árctico, em 1930. Apenas nos anos 50, quando os geólogos iniciaram a exploração do fundo do mar, começaram a surgir evidências de que Wegener tinha razão. Tectónica de Placas A Tectónica de Placas defende que a litosfera se encontra fragmentada em diferentes porções de placas. Os limites construtivos são aqueles onde o sentido do movimento relativo entre duas placas litosféricas faz com que elas se afastem uma da outra. Logo, são locais onde há formação de nova litosfera.
Os limites destrutivos são aqueles em que o sentido do movimento relativo entre duas placas faz com que cada uma delas se aproximem uma da outra. Logo, são locais onde a litosfera é destruída. Os limites conservativos são aqueles onde o sentido do movimento relativo entre duas placas litosféricas faz com que deslizem lateralmente uma em relação à outra. Logo, são locais onde não há formação nem destruição de litosfera.
A Formação do Sistema Solar / A Terra e os Planetas Telúricos A
teoria actualmente mais aceite relativamente à formação do Sistema Solar é a hipótese nebular. Segundo essa hipótese, o Sistema Solar teria sido originado, há cerca de 4600 M.a., a partir de uma vasta nuvem de gás e poeiras - a nébula solar -, num processo evolutivo a que se associa a seguinte sequência de acontecimentos (clique na imagem para ampliar):
Contracção da nébula graças à existência de uma força de atracção gravítica gerada pelo aumento de massa na região central da nebulosa. Esta contracção da nébula terá provocado o aumento da sua velocidade de rotação. Achatamento até à forma de disco, com uma massa densa e luminosa de gás em posição central, o proto-sol, correspondente a cerca de 99% da massa da nébula. Durante o arrefecimento do disco nebular, em torno do proto-sol ter-se-á verificado a condensação dos materiais da nébula em grãos sólidos. As regiões situadas na periferia arrefeceriam mais rapidamente que as próximas da estrela em formação. Uma vez que a cada temperatura corresponde a condensação de um tipo de material com determinada composição química, terá ocorrido uma separação mineralógica de acordo com a distância ao Sol. Em cada uma das zonas do disco assim originadas, a força da gravidade provocaria a aglutinação de poeiras, que formariam pequenos corpos chamados planetesimais, com diâmetro de cerca de 100 m. Os maiores desses corpos atraíram os mais pequenos, verificando-se a colisão e o aumento progressivo das dimensões dos planetesimais. Todo este processo, denominado acreção, conduziu à formação de corpos de maiores dimensões, os protoplanetas, e, posteriormente, aos planetas. Nessas condições de elevada temperatura, a Terra e outros planetas terãc sofrido dois fenómenos que contribuíram para a sua configuração actual: diferenciação e desgaseificação.
O primeiro fenómeno, resultante do movimente dos materiais mais densos para o interior da Terra, por acção da força da gravidade, contribuiu para a
actual disposição concêntrica das diferentes camadas que a constituem com valores decrescentes de densidade do centro para a periferia. O segundo, traduzido na libertação de grandes quantidades de vapor de água e outros gases do seu interior, estaria na origem da formação da atmosfera primitiva, uma vez que a força gravítica do nosso planeta é suficientemente forte para reter os gases que se libertavam do seu interior. Este modelo teórico é suportado por uma vasta quantidade de factos observados, dos quais se destacam os seguintes: • Os planetas mais próximos do Sol são essencialmente constituídos por
materiais mais densos e com pontos de fusão mais altos (silicatos, ferro e níquel), enquanto os mais afastados são ricos em elementos gasosos (hidrogénio e hélio). Esta constatação é coerente com a ideia de que terá havido ma condensação de elementos pouco voláteis em regiões com temperaturas elevadas mais próximas do Sol e aí mantidas pela atracção gravítica e de elementos muito voláteis em regiões mais afastados mais frias e de menor interacção gravítica com o Sol. • Todos os planetas realizam movimentos orbitais (translações) regulares, com a mesma direcção quase complanares (realizadas no mesmo plano), o que apoia a ideia de achatamento da nebulosa inicial com uma rotação em torno de um eixo onde se situaria o proto-sol. • A datação de vários materiais do Sistema Solar aponta para a mesma idade da Terra e dos restantes corpos do Sistema Solar. Tal observação dá consistência à ideia de um processo de formação simultâneo. • A existência de meteoritos, asteróides e
cometas, bem como a observação de crateras de impacto e Mercúrio, na Lua, em Marte e na própria Terra, permite considerar razoável o processo de acreção.
O Sistema Solar tem como centro uma estrela, o Sol, à volta da qual giram os planetas, os planeta -anões e pequenos corpos onde se incluem os asteróides e os cometas. Planetas De acordo com as suas características, os planetas são agrupados em planetas telúricos ou interiores (Mercúrio, Vénus, Terra e Marte) e planetas gigantes ou exteriores (Júpiter, Saturno, Urano e Neptuno), separados pela cintura de asteróides. Orbitando a maior parte dos planetas encontram-se as luas ou satélites. Na tabela seguinte comparam-se as principais características dos planetas telúricos e gigantes. Asteróides Os asteróides são corpos rochosos que se movimentam principalmente entre as órbitas de Marte e Júpiter, formando um gigantesco anel denominado cintura de asteróides. Os asteróides têm tamanhos relativamente pequenos, sendo as suas formas muito variáveis: desde as esféricas, no caso dos asteróides de grandes tamanhos, às irregulares, no caso dos mais pequenos. Para alguns cientistas, os asteróides correspondem a material interplanetário
que não foi capaz de se aglutinar e dar origem a um planeta. Uma hipótese menos provável afirma que os asteróides são restos de um planeta que se terá fragmentado em tempos remotos. De um modo geral, podemos dizer que todos os asteróides têm na sua constituição níquel, ferro e silicatos. Alguns destes corpos celestes são considerados como "relíquias" da matéria primitiva do Sistema Solar, fornecendo-nos importantes conhecimentos sobre a composição da nébula e a formação do Sistema Solar. Como as órbitas dos asteróides são muito próximas colidem com frequência, originando fragmentos de tamanhos diversos que são projectados para além dessas órbitas. Meteoritos Fragmentos de dimensão muito variável, sem trajectória definida, podem ter origem em asteróides, com maior frequência, ou na desintegração de cometas. Estes fragmentos, ao entrar na atmosfera, aquecem devido ao atrito, podendo desintegrar-se total ou parcialmente com emissão de luz. Os fragmentos que atingem a superfície terrestre ou a de outros planetas chamam-se meteoritos. Os maiores de entre eles, quando caem, originam uma depressão na superfície denominada cratera de impacto. De acordo com a sua composição e textura, os meteoritos são classificados em: • aerólitos, constituídos essencialmente por materiais rochosos com baixo teor
de ferro e níquel. Dentro deste grupo destacam-se os condritos carbonáceos, que possuem, para além dos elementos minerais, substâncias orgânicas; • siderólitos, em cuja composição entram silicatos e elementos metálicos (ferro
e níquel) em proporções sensivelmente iguais; • sideritos, constituídos essencialmente por ferro e níquel. São muito
resistentes à erosão, muito magnéticos e diferentes das rochas da crusta terrestre, sendo, por isso, facilmente identificados. Admite-se que os meteoritos possam ter surgido de duas formas: • Os asteróides de maiores dimensões, formados durante o processo de
acreção, desenvolveram no seu interior elevadas temperaturas que permitiram a diferenciação gravítica dos materiais. Os materiais mais leves, como os silicatos, dispuseram-se nas camadas superficiais, enquanto os materiais metálicos, mais pesados, constituíram o núcleo dos asteróides. Ao fragmentarem-se, os asteróides originaram os diferentes tipos de meteoritos. • Outros meteoritos corresponderão a asteróides de menores dimensões que
nunca sofreram diferenciação, sendo, portanto, constituídos por matéria semelhante à existente na nébula solar. Estes meteoritos, como os condritos carbonáceos, são dos mais antigos corpos do Sistema Solar. O estudo dos meteoritos é de grande importância, uma vez que nos permite: • compreender os mecanismos que levaram à formação e dif erenciação
do
planeta Terra; • formular hipóteses sobre a composição química do interior da Terra; • determinar a idade da Terra e do Sistema Solar.
Cometas Os cometas são definidos como corpos celestes rochosos e pequenos (com diâmetros de 8 km a 10 km), de reduzida massa e órbitas elípticas muito excêntricas em relação ao Sol. São formados por gelo, metano, amónia e minerais ricos em carbono. Estão sujeitos a atracções gravitacionais, podendo ser capturados por planetas ou sofrer fragmentação. Os núcleos dos cometas, a par dos condritos carbonáceos, são dos corpos mais primitivos do Sistema Solar, pois não sofreram diferenciação. A sua composição química fornece-nos, pois, indicações preciosas sobre a nébula originária do Sistema Solar. A Terra e os Planetas Telúricos Por altura da sua formação os planetas seriam muito quentes, essencialmente por três razões distintas: • devido à acumulação do calor resultante da violência dos inúmeros choques
dos meteoritos, associados ao processo de acreção;
• devido à radioactividade natural
dos átomos instáveis existentes na nebulosa inicial. Estes átomos (por exemplo, o urânio e o tório) incorporam-se nos planetesimais, acabando por fazer parte da massa do planeta. Aí vão-se desintegrando ao seu próprio ritmo, libertando grandes quantidades de energia calorífica; • devido à compressão gravítica resultante do aumento de massa dos
planetas. A compressão provoca um aumento de pressão no interior do planeta com o consequente aumento de temperatura. Manifestações da Actividade Geológica O calor assim acumulado continua a dissipar-se, constituindo a principal fonte de energia capaz de sustentar a geodinâmica interna de alguns planetas. Apesar de possuírem características semelhantes relativamente à sua composição e estrutura, os planetas telúricos manifestam diferenças significativas justamente no que diz respeito à sua actividade geológica, quer interna quer externa.
Nos planetas geologicamente activos os fenómenos dinâmicos são fundamentalmente consequência: influência da atmosfera sobre a superfície, responsável pela meteorização e pela erosão dos materiais rochosos. Estes efeitos são particularmente notórios em Marte, onde se verificam intensas tempestades de areia, e na Terra, onde a água é o principal agente modelador da • da
superfície; • do calor interno dos planetas, responsável pelos movimentos convectivos
que estão na origem do vulcanismo (Vénus, Terra), dos sismos (para além da Terra, são provavelmente frequentes em Marte e em Vénus) ou dos movimentos tectónicos (observados na Terra).
Nos planetas geologicamente inactivos, ou geologicamente mortos, como Mercúrio, aqueles fenómenos têm uma expressão muito reduzida. Tal facto resulta quer da ausência de atmosfera (em virtude da sua pequena massa com a consequente fraca atracção gravítica), quer das reduzidas quantidades de calor interno. Apesar da sua inactividade actual, Mercúrio evidencia sinais de vulcanismo antigo, provavelmente induzido pelos choques de asteróides, comprovados pelas inúmeras crateras de impacto, numa fase inicial da sua existência, quando ainda se encontrava muito quente. Note-se que a ausência de atmosfera em Mercúrio e a consequente inexistência de erosão permitem a persistência das crateras de impacto. A ausência de atmosfera provoca enormes amplitudes térmicas na superfície do planeta, responsáveis por alterações pouco significativas dessa superfície. Sistema Terra-Lua O estudo do satélite terrestre revela-se do maior interesse para o conhecimento da história do nosso próprio planeta, uma vez que ao longo dos tempos a superfície e a estrutura da Lua apresentam praticamente as suas características de origem. Esta natureza quase "fóssil" da Lua permite inferir das condições associadas aos primeiros tempos da história da Terra, pois não existem no nosso planeta testemunhos com idade inferior a 3800 M.a., devido à sua actividade geológica interna e externa. De entre os aspectos que mais contribuíram para o nosso conhecimento dos primórdios do Sistema Solar, destacam-se o estudo da morfologia da superfície lunar e dos materiais rochosos colhidos nessa superfície. Esse estudo permitiu a caracterização de regiões com diferente natureza estrutural: • Mares lunares - são superfícies planas e baixas constituídas por rochas escuras de natureza vulcânica (basaltos), razão pela qual reflectem apenas 6% a 7% da luz solar incidente. Estas regiões ocupam cerca de um terço da superfície lunar e predominam na sua face visível. Com idades relativamente recentes (da ordem dos 3160 M.a.), devem ter resultado de actividade vulcânica induzida pelos impactos que a Lua terá sofrido após a sua fase de formação. Esses materiais vulcânicos teriam preenchido algumas depressões existentes, originando essas zonas planas.
Formação dos Mares Fenómenos vulcânicos permitem o enchimento de crateras de impacto por lavas, formando regiões escuras e planas que constituem os mares lunares. - são zonas altas e acidentadas, formadas por rochas claras, que predominam na face oculta. Encontram-se densamente marcados por crateras de impacto que datam da época da formação da Lua. Nestas estruturas encontram-se, portanto, as rochas mais antigas. Estas zonas são mais claras, reflectindo cerca de 18% da luz do Sol que nelas incide. A área ocupada pelos continentes corresponde a dois terços da área total da Lua. • Continentes lunares
Os continentes lunares são formados essencialmente por anortosito. São regiões claras e de relevo acidentado. Os mares são regiões ricas em basaltos, sendo mais planas. Quando comparada com a Terra, a Lua apresenta uma massa e densidade mais reduzidas. Este facto confere-lhe um fraco poder gravitacional que não possibilita a retenção de uma atmosfera. Esta propriedade, juntamente com a ausência de água, faz com que, na Lua, praticamente não exista erosão, para além daquela que resulta do impactismo. Esta reduzida actividade geológica externa associada a uma actividade interna quase ausente, reduzida a raros sismos, tornam a Lua um satélite geologicamente inactivo ou morto. Devido a este facto, é possível encontrar na superfície lunar, sobretudo nos continentes em regiões menos afectadas por crateras de impacte, materiais rochosos
correspondentes aos primeiros mil milhões de anos do Sistema Solar, bem como matéria cósmica proveniente da nuvem que originou este.
A Terra, um planeta único a proteger Introdução A Terra não é apenas o nosso planeta, ela constitui a nossa única possibilidade de vida, ela é a herança para os nossos filhos e netos. A Terra, com a sua atmosfera rica em oxigénio, que nos permite respirar, com a camada de ozono, que nos protege das radiações ultravioletas, com a água, que nos evita a desidratação, e com as suas amenas temperaturas, oferecenos o que nenhum dos milhares de estrelas, planetas ou outros corpos astrais nos consegue dar - a vida. Este seria um muito bom motivo para a protegermos e a preservarmos para as gerações futuras. No entanto, diariamente, as agressões à Terra continuam sob as mais variadas formas. A caça ilegal e excessiva continua, as leis de protecção às espécies não são respeitadas, os incêndios espalham-se tão rapidamente, quanto rapidamente se deitam esgotos de todo o tipo para as águas dos rios e oceanos. O Homem delapida rapidamente os recursos minerais e os recursos biológicos, não paran-do para reflectir que, uma vez esgotado um recurso, este não se renova, antes arrasta consigo duas ou três espécies que dele dependem, que conduzirão à extinção de outras espécies/recursos. A Terra é um sistema fechado, equilibrado, em que os próprios subsistemas se auto-regulam. Ao Homem caberá a função de manter inalterado esse equilíbrio. Os dois aspectos mais salientes da superfície litosférica são os continentes e os fundos das bacias oceânicas.
Áreas Continentais Formação do Planeta A Terra há 600 M.a era muito mais quente. A crosta primitiva foi reciclada, a crosta actual é secundária. Restaram alguns fragmentos da crosta primitiva. As massas continentais, predominantes no hemisfério norte da Terra, podem subdividir-se em escudos, regiões mais antigas e interiores dos continentes, e em plataformas continentais, regiões cobertas por sedimentos marinhos, geralmente na orla dos oceanos e por eles parcialmente cobertas.
Estruturas das áreas continentais (Mountain belt = cadeia de montanhas; Structural basin = plataforma estável; Craton = Cratão; Shield = Escudo) Crátons ou cratões(do grego kratos , significando "força") são porções bastante antigas da crosta continental, tendo se mantido relativamente estáveis por no mínimo 500 milhões de anos, facto que os caracteriza como terrenos Pré-Cambrianos. Por estabilidade entende-se que estes se mantiveram preservados e foram pouco afectados por processos tectónicos
de separação e amalgamação de continentes ao longo da história geológica da Terra. Escudos - Zonas aflorantes dos cratões. Plataformas Estáveis - zonas não aflorantes dos escudos. Apresentam cobertura sedimentar, resultante da erosão dos escudos. No geral são áreas não deformadas, com os estratos ainda horizontais. Cadeias de Montanhas - Resultam da colisão de placas litosféricas. Localizam-se nas margens continentais. As cadeias recentes apresentam relevo elevado, rochas intensamente deformadas e dobradas. Ocupam extensas áreas. Cadeias de Colisão :
Crosta continental - Crosta continental Crosta continental - Crosta oceânica Crosta oceânica - crosta oceânica (*, ver em oceanos)
A distribuição das cadeias montanhosas continentais não obedece a uma disposição ordenada, encontrando-se predomi-nantemente na periferia dos escudos. Refiram-se, a título de exemplo, os alinhamentos Alpes-Himalaias e Andes-Montanhas Rochosas-Alasca.
Formação de Cadeias de Montanhas com deformação e magmatismo associado
As regiões da crusta continental hoje ocupadas por cadeias montanhosas, podem ter correspondido, num passado muito distante, a bacias de sedimentação, que se localizavam entre dois continentes. Zonas de Colisão Placa continental - Placa continental
Formação dos Himalaias (Placa Índia - Placa Euroasiática)
Fotografia de satélite da Cadeia dos Himalaias
Placa Continental - Placa Oceânica
As áreas oceânicas Desde sempre, os oceanos têm sido um importante recurso para o Homem. Nos primórdios da nossa civilização, os oceanos eram uma importante fonte de alimentos e uma via de transporte de mercadorias e pessoas. Foi através dos oceanos que se descobriram novos continentes e novos povos. Actualmente, os oceanos e os mares são um importante recurso natural, o qual nos dá acesso a: - recursos biológicos (peixes e algas); - recursos farmacêuticos (para a produção de medicamentos e produtos de beleza); - recursos energéticos não renováveis (gás natural e petróleo); - recursos energéticos renováveis (energia das marés, das ondas e das correntes); -recursos minerais (areias, nódulos polimetálicos, nódulos de manganês, etc.). Nos últimos 50 anos a tecnologia avançou significativamente, e hoje, é possível examinar o oceano de forma sistemática, científica e, mais importante, não invasiva. Pela primeira vez, a nossa habilidade para observar o ambiente profundo, as criaturas que nele residem, e todo o meio envolvente, foi captada pela nossa imaginação. Abaixo apresentam-se alguns exemplos de tecnologias desenvolvidas que tornam possível explorar os mistérios dos meios profundos. Algumas Tecnologias
O sonar (sound navigation and ranging) é um aparelho, normalmente instalado num barco ou submarino, capaz de emi tir sons e captar os seus ecos, permitin do, assim, verificar a posição de objectos que se encontrem no seu caminho, medindo o tempo entre a emissão do som e a recepção do seu eco. Esta tecno logia foi construída, pela primeira vez, em 1917 para localizar submarinos e foi largamente utilizada durante a II Guerra Mundial. Actualmente, o sonar é muito utilizado para orientar a navegação, obter o perfil dos fundos dos oceanos e revelar a presença de peixes.
Antes da existência de barcos equipados com sonar, acreditava-se que os fundos oceânicos eram planos e sem relevos particulares, sendo, por isso mesmo, comparados a grandes bacias - as bacias oceânicas. O desenvolvimento da tecnologia do sonar veio alterar esta concepção. Existem, ainda, outros equipamentos que permitem explorar as águas profundas dos oceanos e as características dos fundos marinhos, tais como: submarinos tripulados e não tripulados. Os primeiros permitem realizar experiências, recolher dados e regressar à superfície quando o trabalho estiver terminado; os segundos são utilizados para realizar trabalhos pesados em grande profundidade, assumindo tarefas que são demasiado perigosas para o ser humano. Na prospecção de recursos energéticos e na recolha de amostras do fundo do mar, são ainda usadas outras tecnologias, nomeadamente a sísmica de
reflexão que utiliza sismógrafos em barcos, ou sondagens profundas a partir de plataformas estáveis. Barcos Equipados Os navios de investigação usados na exploração do oceano são considerados as plataformas móveis de investigação. São eles que transportam os cientistas, os submarinos e numerosos aparelhos de observação que tornam as missões possíveis. Equipados com inúmeros sensores, permitem a recolha de dados meteorológicos e oceanográfios. Ao longo da civilização humana tem sido inúmeros os investigadores que têm dedicado as suas vidas ao estudo dos oceanos. Submarinos Os submarinos são os meios que permitem explorar o oceano a grandes profundidades. Desenvolvidos com capacidade de suportar as condições extremas do fundo do mar - o escuro, o frio e as elevadas pressões, estes meios permitem descer até ao fundo do oceano e recolher imagens e amostras detalhadas de ecossistemas ainda desconhecidos. Existem diferentes tipos de submarinos. ROV (remotely operated vehicle) - Os ROVs são veículos operados à distância (de dentro do navio), não são tripulados, isto é, não transportam pessoas, e estão ligados ao navio por um cordão que pode ter comprimentos muito variados. O comprimento do cordão define a profundidade que veículo pode descer. Estes veículos podem permanecer no fundo bastantes horas (aproximadamente 72 h).
AUV(autonomous underwater vehicle) Os AUVs também não são tripulados, e, contrariamente aos ROVs, não possuem um cordão que os ligue ao navio. Possuem um sistema de autonomia que os permite permanecer debaixo de água durante algumas horas (em média 6h, mas varia consoante o veículo).
HOV (human occupied vehicle) - Submarinos tripulados Os submarinos tripulados, como o próprio nome indica, transportam pessoas, geralmente 2 a 3 cientistas e um piloto. Podem permanecer debaixo de água em média 6 horas, excepto os submarinos MIR que podem estar cerca de 20 horas no fundo do mar.
Satélites
Sondagens Profundas
Morfologia dos oceanos
Nas áreas cobertas pelo oceano pode considerar-se um domínio continental e um domínio oceânico. Do domínio continental fazem parte: - Como o nome sugere, faz parte da crosta continental e prolonga o continente sob o mar, podendo atingir a profundidade de - 200 m. • Plataforma continental
• Talude continental
- Representa o limite da parte imersa do domínio
continental. É uma zona de forte declive, cuja profundidade passa de - 200 m para - 2500 m.
Do domínio oceânico fazem parte: Planícies abissais - De profundidade compreendida entre - 2500 m e - 6000 m, correspondendo a 50% da superfície do Globo. Nas planícies abissais existem, por vezes, depressões designadas por fossas, que apresentam grandes profundidades, podendo mesmo ultrapassar - 11 000 m. Podem ainda existir ilhas e colinas formadas pela acumulação de materiais vulcânicos emitidos por vulcões submarinos. Dorsais oceânicas - Situam-se na parte média ou nos bordos dos oceanos. Elevam-se a 3000 m acima dos fundos das planícies e estendem-se por uma largura de cerca de 1000 km. Na parte central de algumas dorsais, por exemplo na dorsal atlântica, existe um rifte, cuja profundidade varia entre 1800 m e 2000 m, com largura aproximada de 40 km. As dorsais são cortadas por falhas transversais. As encostas destas montanhas submarinas são constituídas por lavas consolidadas, dispostas em faixas paralelas para um e outro lado do eixo do rifte. As fossas oceânicas ou abissais são as regiões mais profundas dos oceanos. São profundas depressões que se formam abaixo do talude continental, em zonas de encontro de placas tectónicas, onde uma dessas placas mergulha sob a outra.
Essas regiões caracterizadas
são pela
Intervenção do Homem nos diversos subsistemas Intertenção do Homem nos subsistemas terrestres O crescimento populacional da espécie humana e o desenvolvimento económico e tecnológico têm como consequência um aumento da exploração dos recursos naturais. Recursos naturais são elementos constituintes da Terra com utilidade para o Homem, no sentido de permitir a sua sobrevivência e o desenvolvimento da civilização.Os recursos naturais podem ser renováveis e não renováveis. Os recursos não renováveis formam-se a um ritmo muito lento, de tal modo que a taxa da sua reposição pela natureza é infinitamente menor que a taxa do seu consumo pelas populações humanas. São recursos finitos. Os recursos renováveis são ciclicamente repostos pela Natureza, num intervalo de tempo compatível com a duração da vida humana. No quadro seguinte encontram-se representados os principais recursos naturais explorados pelo Homem.
O aumento da exploração de recursos naturais é acompanhado pelo aumento
da produção de resíduos. A poluição pode afectar o solo, o ar e a água. A transformação de materiais residuais, usados ou inúteis, em materiais de novo rea-proveitáveis, constitui o objectivo da reciclagem. O aumento demográfico, a desertificação de certas áreas e a poluição de outras levam a uma maior ocupação de áreas de risco geológico por populações humanas que assim ficam sujeitas, com maior probabilidade, a desastres geológicos como: erupções vulcânicas, deslizamento e subsidência de terrenos, sismos, maremotos, inundações e impactos de meteoritos. Desenvolvimento sustentável é um modelo de desenvolvimento que vai ao encontro das nossas necessidades no presente sem comprometer as necessidades das gerações futuras. Para o conseguir, é necessária uma melhor gestão ambiental, nomeadamente através das seguintes medidas:
redução de impactes ambientais negativos; ordenamento do território; recuperação de áreas degradadas; redução da produção de resíduos e reciclagem; utilização de subprodutos; conservação do património geológico.
Métodos Directos Página Inicial Décimo Ano Resumo
Métodos para o estudo do interior da geosfera O conhecimento do interior da Terra não se pode efectuar, na sua
totalidade, com observações ou análises directas do seu interior. O conhecimento da estrutura e composição do interior da Terra tem de ser obtido através da utilização de métodos directos e de métodos indirectos. Um método directo é aquele que nos permite obter dados através da utilização directa da Terra, como é o caso da observação directa da superfície terrestre, da utilização de carotes ou tarolos de sondagem, da observação da actividade vulcânica. Os métodos indirectos permitem-nos obter dados sobre a estrutura interna da Terra, com a interpretação de dados obtidos indirectamente, através da análise de dados geofísicos (gravimetria, geomagnetismo, sismologia) e planetológicos (meteoritos).
Métodos directos As enormes dimensões da Terra impedem que o Homem tenha acesso ao seu interior, limitando-se o seu conhecimento apenas a uma muito fina película de crosta. Os métodos directos para conhecer a Terra são poucos e fornecem-nos pouca informação, devido às pequenas profundidades que é possível atingir.
A exploração de jazidas minerais em minas permite-nos recolher informações sobre o interior da Terra. No entanto, estas informações limitam-se apenas a alguns metros de profundidade.
As minas de Aljustrel situam-se na denominada Faixa Piritosa Ibérica, uma das maiores concentrações mundiais de jazigos de sulfuretos maciços, que se localiza entre Grândola (Portugal) e Sevilha (Espanha). Em Aljustrel encontram-se diversos filões sendo os mais antigos os de S. João do Deserto e de Algares e os mais recentes os do Moinho e de Feitais. Os filões de S. João e de Algares foram reconhecidamente explorados desde a antiguidade, e a exploração moderna da mina inicia-se em meados do séc. XIX, sendo a primeira concessão da mina de S. João atribuída a Sebastião de Gargamala em 1845, tendo sido então aberto o primeiro poço de extracção e estabelecido o primeiro bairro mineiro.
A observação directa da superfície terrestre permite-nos concluir acerca da existência de falhas e de dobras, qual o tipo de rocha e respectiva idade, com o inconveniente de esta observação se limitar a poucos metros de profundidade.
Em geologia, um afloramento é uma ocorrência rochosa, em que a rocha se encontra exposta na superfície da Terra. O objectivo do geólogo no trabalho de campo passa por uma descrição e caracterização exaustiva das unidades geológicas presentes numa zona com aspectos geológicos variados;recolha de informação para a caderneta de campo, execução de perfis estratigráficos sintéticos, medição de planos de estratificação, de fractura e de dobras. Cartografia geológica detalhada, com apresentação de memória descritiva, coluna estratigráfica e execução de cortes geológicos interpretativos.
A utilização de tarolos de sondagem permite-nos atingir maiores profundidades, logo, mais conhecimentos. Com a análise da carotes de sondagem, conseguimos determinar qual a rocha existente a várias dezenas de metros de profundidade, a idade dessas rochas (logo, a história da Terra) e a presença ou ausência de falhas e dobras. Os furos de sondagem, geralmente para exploração petrolífera, que ultrapassam os 1700 metros de profundidade, designam-se furos ultraprofundos. As sondagens não podem atingir profundidades muito elevadas devido ao elevado preço a que essa perfuração ficaria, principalmente, devido a problemas técnicos. A temperatura e a pressão aumentam com a profundidade, pelo que os materiais utilizados teriam de conseguir resistir a essas elevadas pressões e temperaturas.
Saber mais da maior sondagem realizada : http://www.jamstec.go.jp/chikyu/eng/ChikyuImages/science.html A actividade vulcânica fornece-nos importantes informações sobre
o interior da Terra (até cerca de 150 km de profundidade). Sempre que um vulcão entra em actividade, lança para o exterior materiais que se encontram no interior da Terra. A análise desses materiais (lavas, cinzas, gases) permite-nos conhecer a composição da parte superior da crosta terrestre. Um vulcão não nos fornece apenas a sua lava como fonte de estudo, mas fornece-nos, também, fragmentos da chaminé e da câmara magmática - os xenólitos.
Quando o magma se movimenta no interior da terra, debaixo de um vulcão, pode arrancar fragmentos das rochas que formam as paredes do lugar onde ele está contido. Muitas vezes esses fragmentos não são "digeridos" pelo magma antes deste ser expelido durante a erupção, ficando assim preservados no interior da lava, que ao solidificar, torna a situação pemanente, tal como se fossem fósseis das rochas do interior da terra e servem de estudo de como são as rochas em profundidade. Estas ocorrências também são conhecidas no Faial. Fotografia do xenólito retirada de : http://geocrusoe.blogspot.com/2007/04/xenlitos-e-faialite.html
Os xenólitos e os xenocristais fornecem informações importantes sobre a
composição do manto, doutra forma inacessível. Basaltos, quimberlitos, lamproítos e lamprófiros com origem no manto superior, muitas vezes contêm fragmentos e cristais que se presume fazerem parte da mineralogia do manto de origem. Xenólitos de dunito, peridotito e espinelo-lherzolitos em fluxos de lava basáltica são um exemplo. Além dos xenocristais de diamante, os quimberlitos contêm fragmentos de lherzolitos de composições variadas. Os minerais contendo alumínio presentes nestes fragmentos fornecem pistas sobre a profundidade de origem. A plagioclase cálcica é estável à
profundidade de 25 km. Entre os 25 e os 60 km, a espinela é a fase estável do alumínio. A profundidades superiores a 60 km, a granada densa passa a ser o mineral de alumínio. Alguns quimberlitos contêm xenólitos de eclogito, considerado como produto do metamorfismo de alta pressão sofrido pela crusta oceânica basáltica à medida que esta mergulha no manto em zonas de subducção (Blatt, 1996). http://pt.wikipedia.org/wiki/Xen%C3%B3lito Os movimentos tectónicos também contribuem para o conhecimento das rochas às quais não podemos chegar. Nos limites convergentes de placas, as forças de compressão, actuando durante dezenas de milhões de anos, são capazes de criar deformações da litosfera tão intensas, que vestígios de um fundo oceânico podem surgir no alto de uma montanha, a milhares de metros de altitude. Em Portugal, nos distritos de Beja e de Bragança, esses encontramse no interior de uma cadeia montanhosa, actualmente desaparecida; no chamado maciço de Morais, em Trás-os-Montes, conservam-se testemunhos da parte superior do manto e da base da crosta oceânica sobrepostos a rochas continentais .
O Maciço de Morais é uma pequena cadeia montanhosa cujo ponto principal é o Monte de Morais no concelho de Macedo de Cavaleiros Os maciços de Morais, tal como o de Bragança-Vinhais são os pontos centrais na geologia transmontana. É recoberto por uma sequência monometamórfica, cavalgam sobre os terrenos envolventes, divididos em duas unidades distintas: a Centro-Transmontana, na periferia imediata dos maciços, e a Peri-Transmontana, que, em parte, envolve a anterior. Nos maciços de Bragança e Morais dominam as rochas metabásicas (xistos verdes, xistos anfibólicos, anfibolitos e blastomilonitos), os metaperidotitos e os paragnaisses, havendo também a registar a presença de gnaisses e micaxistos no maciço de Morais. Na envolvente destes maciços surgem, sobretudo, formações de xistos e grauvaques, de rochas quartzíticas, mas também de xistos verdes. No domínio do Douro inferior, a que corresponde a parte setentrional do território em estudo, dominam as formações xistosas e
quartzíticas. Obtido em "http://pt.wikipedia.org/wiki/Maci%C3%A7o_de_Morais" Gnaisse de Lagoa - Esta rocha metamórfica, tipicamente continental, está coberta por uma sequência representativa de uma antiga litosfera oceânica Maciço de Morais, Macedo de Cavaleiros.
Modelo explicativo da colisão na Zona Sul Portuguesa
Bibliografia
FERREIRA, J. e al (2007) – Planeta com vida, 1ª parte. Lisboa. Santillana. Guia de Estudo – Biologia e Geologia, 10º e 11º ano. Porto. Porto Editora. Iniciar a sessão | Actividade recente do site | Termos | Reportar abuso | Imprimir página | Com tecnologia dos Google Sites
Métodos Indirectos
Página Inicial Geologia 10º
Se o conhecimento directo do interior da Terra é inacessível, então os geólogos procuram outras fontes de informação para determinarem a estrutura e a composição interna do nosso planeta. As fontes de análise e de informação utilizadas permitem-nos tirar algumas novas conclusões, a partir da interpretação de dados que não têm uma ligação directa ao interior da Terra. Como as conclusões obtidas sobre o interior da Terra são inferidas a partir de interpretações de dados obtidos indirectamente, estes métodos de estudo designam-se métodos indirectos. A interpretação da diferente composição dos meteoritos, das bandas geomagnéticas dos oceanos, gravimetria e do gradiente geotérmico permite-nos tirar algumas conclusões acerca da estrutura terrestre.
Gravimetria
Os estudos gravitacionais, que se baseiam na medição, tanto a nível local como global, da força gravítica terrestre, têm permitido esclarecer alguns aspectos relacionados com a estrutura do interior da Terra, nomeadamente:
a variação de espessura da crusta terrestre . Os estudos
de gravimetria deixam supor a existência de grandes extensões de material pouco denso nos continentes com
dimensões inferidas em função do valor da anomalia.
a diminuição do raio terrestre através da verificação de um valor de força gravítica ligeiramente crescente desde o equador até aos pólos; a variação de densidade para as diferentes camadas do interior da Terra. As variações de densidade estarão associadas à variação dos valores de pressão no interior da Terra, que aumentam da superfície até ao centro - gradiente geobárico.
Quando analisamos o perfil gravimétrico ao longo de um continente verificamos que apresenta globalmente uma gravidade inferior às regiões oceânicas e que as anomalias negativas são mais intensas nas regiões montanhosas, pois possuem uma crusta muito espessa e pouco densa, quando comparada com a crusta oceânica e com o manto.
Geomagnetismo O nosso planeta possui um campo magnético que, possivelmente, resulta do movimento dos fluidos metálicos do núcleo externo em fusão. Este movimento gera correntes eléctricas fracas que, em interacção com a rotação mecânica do fluido, associada ao movimento de rotação do planeta, gera um campo magnético autosustentável. Através de estudos de magnetismo fóssil de rochas de várias idades, foi possível estabelecer que o campo magnético terrestre tem sofrido
ao longo do tempo geológico inversões completas, tendo o pólo norte magnético passado a ser pólo sul magnético e vice-versa. Actualmente estamos num período de polaridade normal, o pólo norte magnético está muito próximo do Pólo Norte terrestre.
Os estudos de magnetismo terrestre foram determinantes para a
elaboração de modelos de expansão do fundo oceânico que haveriam de sustentar a teoria geral da tectónica de placas. Considerando o campo actual como normal (anomalia positiva), a inversão corresponderá a uma anomalia negativa. A determinação da idade das rochas em paralelo com a orientação magnética permitiu aos geólogos estudar as variações do campo magnético terrestre ao longo do tempo. A descoberta de rochas magnetizadas com cerca de 3,5 mil milhões de anos, permitiu concluir que o núcleo externo líquido, rico em ferro, já se encontraria formado nesta altura. Mas os estudos do paleomagnetismo também possibilitaram estudar a evolução dos fundos oceânicos e inferir acerca do dinamismo da
crusta e do manto superior. Estes estudos permitiram verificar que existe um padrão regular nas anomalias magnéticas nos fundos oceânicos. Comprovam a ocorrência de um mecanismo de formação de placa
oceânica a partir de um eixo central correspondente à dorsal médiooceânica.
Grau Geotérmico O termo geotermia refere-se à energia calorífica do interior da Terra. O estudo dessa energia é feito, sobretudo, à custa das medições do fluxo de calor do interior para a superfície do planeta. Esse fluxo térmico, que é contínuo mas não uniforme, varia desde os altos valores verificados nos riftes aos valores mínimos verificados no interior das grandes placas continentais (Americana e Euro-Asiática).
A forma e posição duma geotérmica (definida pelo valor de temperatura versus profundidade dentro da Terra) depende de temperatura e do fluxo térmico superficiais e ainda da variação que os teores de elementos radioactivos e os coeficientes de transporte de calor experimentam nas zonas menos superficiais. Por outro lado, reflectem também o modo de origem e os primeiros estádios de desenvolvimento da Terra. Os estudos neste domínio permitiram estabelecer valores de gradiente geotérmico, ou seja, a variação da temperatura com a profundidade. Se bem que as taxas de aumento de temperatura variem de local para local, foi possível estimar um valor médio de gradiente geotérmico para a crusta de cerca de 25 °C por quilómetro. Esta variação não é constante em todo o raio terrestre, verificando-se uma diminuição do seu valor à medida que consideramos zonas mais profundas da Terra. Ultrapassados alguns metros em que não se verifica qualquer variação da temperatura, começa a notar-se uma subida dos valores
de temperatura com a profundidade.
Designa-se grau geotérmico a distância associada à variação da temperatura em 1 °C. O grau geotérmico não corresponde a uma distância fixa. Se para as zonas mais superficiais da geosfera o valor do grau geotérmico ronda os 33 metros, à medida que a profundidade aumenta este valor tende a aumentar. Todos os cálculos estimam que ocorre aumento da temperatura com a profundidade, mas a taxa de aumento da temperatura reduz-se com a profundidade. Se o gradiente de 20-30 °C/100 km observado perto da superfície fosse constante, implicaria que o núcleo estivesse a temperaturas extremamente elevadas (na ordem das dezenas de milhares de graus) e totalmente fundido, ao contrário do que se prevê pelos estudos de sismologia. Os cálculos são inferidos com base em dados recolhidos pela vulcanologia, sismologia, modelos teóricos e experimentais (temperatura de fusão de rochas de diferentes composições e a pressões variáveis). Todas as previsões se encontram associadas a um intervalo de variabilidade. Este intervalo aumenta com a profundidade, reflectindo a ausência de dados, o que amplia a probabilidade de erro na determinação das temperaturas.
Astrogeologia O estudo de outros corpos celestes enquadra-se na temática das
ciências planetárias, também designada por Planetologia ou Astronomia. Inclui também o estudo dos planetas secundários, dos asteróides, dos cometas e dos meteoritos, bem como a interacção entre estes corpos, como por exemplo a formação de crateras de impacto. Existem diferentes abordagens de investigação baseadas em diferentes áreas de saber,como a Física e a Geologia, por exemplo. Neste último caso, estamos perante a Astrogeologia. Todas estas áreas fornecem indicações importantes acerca da formaIção e diferenciação da Terra e, em última análise, dados sobre a sua estrutura. Destacam-se os seguintes aspectos mais importantes:
comparação das densidades dos planetas; detecção de campos magnéticos e inferência da existência de um j núcleo metálico parcialmente fundido; estudos dos meteoritos e dos asteróides, com estabelecimento de classes composicionais e correlação destas com as diferentes camadas que compõem a Geosfera; hipóteses explicativas para a formação da Lua.
A origem da Lua tem sido um assunto de acesa discussão no seio da comunidade científica. Foram elaboradas diversas teorias, sendo a mais aceite actualmente a da ejecção colisional. Esta postula que a Terra,na fase final da sua formação, terá sido alvo de um impacto de um corpo celeste de elevadas dimensões (teria uma dimensão semelhante «planeta Marte).O violento impacto provocaria a ejecção de elevadas quantidades de material para o espaço em redor da Terra, e a fusão da maioria das rochas terrestres. O material rochoso que ficaria a orbitar m redor da Terra agregar-se-ia, formando a Lua.
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Modelo da Dinâmica e Estrutura da Terra
Modelo químico da Estrutura da Terra Modelo físico da Estrutura da Terra Camada D (Documento de ampliação) Modelo da Geodinâmica Interna da Terra
Contributos da sismologia Para os primeiros estudos da estrutura interna da Terra contribuíram os grandes sismos, que permitiram estabelecer, entre 1906 e 1936, um modelo em camadas concêntricas - crusta, manto e núcleo. Mais tarde, as ondas sísmicas geradas por ensaios nucleares, pelas bombas atómicas e por microssismos criados artificialmente precisaram a estrutura deste modelo, dado permitirem conhecer, com rigor, o foco e a quantidade de energia libertada.
Estudos de 1906 - Oldham Em 1906, Oldham verificou que as ondas P, registadas no pólo oposto ao epicentro de um sismo, se encontravam atrasadas em comparação com as registadas nas proximidades do epicentro, propagando-se a 4,5 km/s em vez dos 6,5 km/s habitualmente observáveis.
O que atrasaria, então, no interior da Terra, a propagação das ondas P? Oldham avançou com a hipótese de que "as ondas, penetrando a grande profundidade, atravessam um núcleo central composto por uma matéria diferente que as transmite com menor velocidade".
Admitiu-se, assim, pela primeira vez, a existência de um núcleo, assinalado por uma descontinuidade no interior da geosfera, isto é, por uma mudança radical nas propriedades e na composição dos elementos que constituem o seu interior.
Modelo de Gutenberg Sete anos mais tarde, o alemão Gutenberg localizou em profundidade esta superfície de descontinuidade, ao observar que, para cada sismo existe um sector da superfície terrestre onde é impossível registar ondas sísmicas directas, isto é, ondas com origem no foco e que atingem a superfície da geosfera sem sofrerem reflexões nem refracções. Durante a sua propagação, a partir do foco sísmico e no contacto com um novo meio, uma onda sísmica directa pode recuar no meio inicial, ocorrendo uma reflexão, ou ser transmitida para um segundo meio, ocorrendo uma refracção.
Assim, podemos definir três formas de desenvolvimento de uma onda sísmica:
onda directa - é a onda inicial, com origem no foco sísmico e que não interage com nenhuma superfície de descontinuidade, não sofrendo, por isso, reflexões nem refracções; onda reflectida - é uma nova onda que se propaga, a partir de uma superfície de descontinuidade, em sentido contrário e no mesmo meio em que a onda inicial se estava a propagar; onda refractada - é a onda transmitida, por uma superfície de descontinuidade, para o segundo meio.
Esta faixa da superfície terrestre, onde não se propagam ondas sísmicas internas directas, designa-se zona de sombra sísmica. Gutenberg determinou que a distância angular desta zona ao epicentro é constante, situando--se entre os 103° e os 142°. Fazendo a conversão da distância angular em distância quilométrica (1° = 111,25 km), sobre a superfície terrestre, a zona de sombra situa-se entre os 11 459 km e os 15 798 km de distância do epicentro. Nesta zona, onde não se propagam ondas P e S directas, a actividade sísmica é mínima. Mas, como explicar, para cada sismo, a existência de uma zona de sombra? A análise comparada de séries de sismogramas de diferentes estações sismográficas permitiu a Gutenberg calcular a profundidade desta descontinuidade - à época, 2900 km; contudo, este valor já sofreu alterações localizando-se, actualmente, nos 2891 km de profundidade. Por este facto, a esta fronteira que assinala o início do núcleo dá-se o nome de descontinuidade de Gutenberg .
Zona de sombra e descontinuidade de Gutenberg. Numa superfície de descontinuidade, que assinala a separação entre dois meios com propriedades elásticas distintas - rigidez, densidade e incompres-sibilidade -, as refracções e reflexões das ondas que nela incidem ocorrem segundo ângulos determinados, originando zonas de sombra sísmica. Assim, a existência de uma zona de sombra para cada sismo é consequência das propriedades elásticas dos materiais que constituem o núcleo, bem como da sua dimensão.
Descontinuidade de Lehmann Em 1936, a dinamarquesa Inge Lehmann deu mais um contributo para o conhecimento do núcleo. Analisando registos sismográficos, Lehmann concluiu que as ondas P chocam contra "qualquer coisa dura" a 5150 km, uma vez que se verifica um aumento da velocidade de propagação destas ondas. Tendo em conta que a velocidade das ondas P é maior em meios sólidos do que em meios líquidos, é de supor a existência de um núcleo interno no estado sólido. À fronteira entre o núcleo externo fluido e o núcleo interno sólido dá-se o nome de descontinuidade de Lehmann.
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Conhecida a estrutura do núcleo, falta agora identificar a sua composição. Baseados na hipótese do núcleo ser constituído predominantemente por ferro - como a existência da magnetosfera o indicia -, estudos realizados em laboratório permitiram estabelecer uma relação entre a velocidade de propagação das ondas sísmicas e a densidade de diferentes metais. Assim, foi possível inferir para o centro da Terra uma composição, essencialmente, de ferro e níquel, dado serem os elementos metálicos que apresentam densidades mais próximas das avaliadas sismologicamente.
Os dados da sismologia e a existência da crusta e do manto Descontinuidade de Moho A constatação de alterações na trajectória e na velocidade de propagação das ondas sísmicas P e S permitiu inferir a existência de
outras camadas no interior da Terra, para além do núcleo. Em 1909, Andrija Mohorovicic constatou, ao analisar os registos sismográficos do sismo que em Outubro desse ano ocorreu a sul de Zagreb, na actual Croácia, que as estações sismográficas mais próximas do epicentro registavam a chegada de dois conjuntos de ondas P e S. Para explicar as suas observações, Mohorovicic propôs a existência de uma descontinuidade a separar um meio superficial, no qual as ondas se deslocam com menor velocidade - a crusta -, de um meio mais profundo, onde a velocidade das ondas é maior - o manto. O registo dos dois grupos distintos de ondas P e S era, assim, consequência, da refracção das ondas nesta descontinuidade - o primeiro grupo de ondas P e S correspondia a ondas refractadas e o segundo a ondas directas. A esta separação, crusta-manto, dá-se o nome de descontinuidade de Mohorovicic ou, abreviadamente, Moho.
A espessura da crusta não é constante, variando entre os 5 km e os 10 km sob os oceanos, e entre os 20 km até aos 70 km sob os continentes, sendo os valores mais elevados atingidos nas grandes cadeias montanhosas continentais. Em média, atribui-se à crusta uma espessura de 19 km.
Para o conhecimento da composição da crusta contribuíram, para além dos dados sísmicos indirectos, a observação de rochas da superfície terrestre, os estudos realizados em explorações mineiras, bem como a realização de sondagens com recolha de amostras de rochas.
A constatação de que existe uma diferença entre a velocidade de propagação das ondas P nos oceanos (em média, 7 km/s) e nos continentes (em média, 6 km/s) permite considerar a crusta subdividida em dois tipos - crusta continental e crusta oceânica. Esta variação da velocidade ao
longo da crusta deve-se à variação da sua composição - a crusta continental é constituída, essencialmente, por rochas graníticas (ricas em silício e alumínio), enquanto que a oceânica é constituída, essencialmente, por rochas basálticas (ricas em silício e em magnésio).
Os dados vulcanológicos, contribuem para a dedução do tipo de rochas que constituem o manto. No entanto, a velocidade das ondas P abaixo da Moho, da ordem dos 8 km/s, sugere uma composição diferente da da crusta. Assim, com base num critério composicional, inferido pela
análise de dados da sismologia, surgiu um modelo para a estrutura interna da geosfera, que a subdivide em:
crusta (oceânica e continental); manto; núcleo externo; núcleo interno.
Os dados da sismologia e a estrutura do manto
O gráfico da velocidade das ondas internas permite verificar que, no interior do manto, a uma profundidade, sensivelmente, de 660 km, a velocidade de propagação das ondas P e S sofre um ligeiro aumento, sugerindo um aumento de rigidez, facto que justifica a sua divisão em manto superior e manto inferior. Contrariamente, verifica-se que, sensivelmente, entre os 220 km e os 410 km de profundidade, ao nível, portanto, do manto superior, a velocidade de propagação destas ondas diminui, sugerindo que o material rochoso se encontra num estado de menor rigidez, admitindo-se mesmo que se encontre num estado próximo da fusão e, pontualmente, em fusão parcial.
À semelhança do ferrador que, para fazer uma ferradura, precisa de submeter uma barra de ferro ao rubro, também no interior da Terra, devido à combinação pressão-temperatura, as rochas podem ser moldadas e deformadas no estado sólido, devido a uma diminuição da sua rigidez e, eventualmente, a uma incipiente fusão. Esta faixa de baixa velocidade das ondas sísmicas internas designa-se astenosfera e corresponde a uma variação das propriedades das rochas que constituem esta zona e não a uma variação da sua composição; as rochas da astenosfera têm menor rigidez do que as rochas que se situam por cima e abaixo dela. A existência da astenosfera, dotada de alguma mobilidade devido à sua fluidez parcial, permite considerar o conjunto de rochas suprajacentes, isto é, as rochas da crusta e de parte do manto superior, como uma unidade rígida a que se dá o nome de litosfera.
As placas tectónicas são também designadas placas litosféricas, dado serem, efectivamente, fragmentos da litosfera. Assim, e complementarmente ao modelo que subdivide a geosfera em crusta, manto e núcleo, existe um modelo físico que subdivide a geosfera em quatro camadas, com base na rigidez dos seus materiais:
a litosfera, rígida e de comportamento frágil, isto é, quebradiço;
a astenosfera, de baixa rigidez e de comportamento plástico, isto é,
moldável/deformável; a mesosfera, rígida; a endosfera, externamente fluida e de elevada rigidez no seu interior.
As alterações na trajectória e na velocidade de propagação das ondas P e S sugerem urna heterogeneidade na composição do interior da geosfera, com variações ao nível da rigidez, da incompressibilidade e da densidade dos materiais que a constituem. Por sua vez, variações bruscas na velocidade das ondas P e S permitem inferir a existência de descontinuidades, isto é, de
